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如何保護工業(yè)環(huán)境中的 RS-485 總線

2512959 2022-11-25 | pdf | 297.33KB | 次下載 | 免費

資料介紹

盡管電子產(chǎn)品和連接系統(tǒng)越來越成為現(xiàn)代工業(yè)綜合體不可或缺的一部分，但這種環(huán)境仍然對電子產(chǎn)品不利。大功率電機、大型繼電器、螺線管、執(zhí)行器和類似設(shè)備會產(chǎn)生電磁場，而高壓靜電放電 (ESD)、快速瞬變和電感耦合浪涌甚至閃電都很常見。如此之多，以至于像 RS-485 這樣的串行總線傳輸距離很遠，需要大量特殊工具才能保持其穩(wěn)定可靠。盡管電子產(chǎn)品和連接系統(tǒng)越來越成為現(xiàn)代工業(yè)綜合體不可或缺的一部分，但這種環(huán)境仍然對電子產(chǎn)品不利。大功率電機、大型繼電器、螺線管、執(zhí)行器和類似設(shè)備會產(chǎn)生電磁場，而高壓靜電放電 (ESD)、快速瞬變和電感耦合浪涌甚至閃電都很常見。如此之多，以至于像 RS-485 這樣的串行總線傳輸距離很遠，需要大量特殊工具才能保持其穩(wěn)定可靠。RS-485，也稱為電信行業(yè)協(xié)會和電子行業(yè)聯(lián)盟 (TIA/EIA)-485，是一種異步串行數(shù)據(jù)總線，實際上用于工業(yè)應(yīng)用，其 4000 英尺 (ft) 范圍適合工廠車間安裝。盡管 RS-485 具有固有的堅固性，但依賴它的工業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計人員需要采取先發(fā)制人的措施來確保總線的穩(wěn)定性和壽命，尤其是在過程越來越依賴準確數(shù)據(jù)和持續(xù)反饋的情況下。RS-485，也稱為電信行業(yè)協(xié)會和電子行業(yè)聯(lián)盟 (TIA/EIA)-485，是一種異步串行數(shù)據(jù)總線，實際上用于工業(yè)應(yīng)用，其 4000 英尺 (ft) 范圍適合工廠車間安裝。盡管 RS-485 具有固有的堅固性，但依賴它的工業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計人員需要采取先發(fā)制人的措施來確?？偩€的穩(wěn)定性和壽命，尤其是在過程越來越依賴準確數(shù)據(jù)和持續(xù)反饋的情況下。這些措施包括適當考慮屏蔽電纜、瞬態(tài)抑制二極管、ESD 和浪涌容限收發(fā)器以及信號預(yù)加重。本文著眼于如何使用這些保護解決方案和技術(shù)來滿足現(xiàn)有的電磁兼容性 (EMC) 標準并確保在惡劣環(huán)境中進行可靠的數(shù)據(jù)通信。這些措施包括適當考慮屏蔽電纜、瞬態(tài)抑制二極管、ESD 和浪涌容限收發(fā)器以及信號預(yù)加重。本文著眼于如何使用這些保護解決方案和技術(shù)來滿足現(xiàn)有的電磁兼容性 (EMC) 標準并確保在惡劣環(huán)境中進行可靠的數(shù)據(jù)通信。工業(yè)環(huán)境中對電子設(shè)備的威脅工業(yè)環(huán)境中對電子設(shè)備的威脅工業(yè)環(huán)境中使用的電子設(shè)備面臨三種主要類型的電磁干擾 (EMI) 威脅：ESD、電快速瞬變 (EFT) 和電涌瞬變。ESD 通常與人際互動和由摩擦起電效應(yīng)產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)移到設(shè)備有關(guān)。ESD 事件代表能量最低的瞬變。EFT 是繼電器觸點彈跳或電感負載中斷的結(jié)果，而瞬態(tài)浪涌是雷擊、電機負載、熱插拔事件或短路等重大中斷的結(jié)果。浪涌通常會產(chǎn)生最高的能量瞬變。工業(yè)環(huán)境中使用的電子設(shè)備面臨三種主要類型的電磁干擾 (EMI) 威脅：ESD、電快速瞬變 (EFT) 和電涌瞬變。ESD 通常與人際互動和由摩擦起電效應(yīng)產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)移到設(shè)備有關(guān)。ESD 事件代表能量最低的瞬變。EFT 是繼電器觸點彈跳或電感負載中斷的結(jié)果，而瞬態(tài)浪涌是雷擊、電機負載、熱插拔事件或短路等重大中斷的結(jié)果。浪涌通常會產(chǎn)生最高的能量瞬變。一系列相關(guān)國際標準可幫助設(shè)計人員，這些標準旨在幫助測試工業(yè)設(shè)備在存在這些 EMC 威脅時的穩(wěn)健性和可靠性。國際電工委員會 (IEC) 創(chuàng)建并維護了 IEC 61009-4 系列 EMC 標準。標準是：一系列相關(guān)國際標準可幫助設(shè)計人員，這些標準旨在幫助測試工業(yè)設(shè)備在存在這些 EMC 威脅時的穩(wěn)健性和可靠性。國際電工委員會 (IEC) 創(chuàng)建并維護了 IEC 61009-4 系列 EMC 標準。標準是：IEC 61000-4-2 的 ESD 抗擾性IEC 61000-4-2 的 ESD 抗擾性IEC 61000-4-4 抗 EFTIEC 61000-4-4 抗 EFTIEC 61000-4-5 瞬態(tài)浪涌抗擾度IEC 61000-4-5 瞬態(tài)浪涌抗擾度這些標準中的每一個都指定了測試以確保設(shè)備能夠承受相關(guān)的 EMC 威脅。每個測試都采用特定的波形，以突發(fā)方式應(yīng)用，以模擬給定類型的事件。與每個單獨波形相關(guān)的功率各不相同，ESD 功率最小。浪涌瞬態(tài)波形具有最大的功率（圖 1）。這些標準中的每一個都指定了測試以確保設(shè)備能夠承受相關(guān)的 EMC 威脅。